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Paläoklima und paläoozeanische Verhältnisse im SW-Pazifik während der letzten 6 Millionen Jahre (DSDP - Site 594, Chatham Rücken, östlich Neuseeland)

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Zusammenfassung

An Sedimenten von DSDP-Site 594 wurden detaillierte sedimentologisch-mineralogische Untersuchungen durchgeführt. Ziel der Arbeit war die Rekonstruktion der Ablagerungsbedingungen im Hinblick auf Paläoklima und paläoozeanische Verhältnisse. Besonderes Interesse galt den Zufuhrmechanismen der biogenen und terrigenen Komponenten.

Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  1. (1)

    Im Obermiozän weisen hohe Gehalte an Biogenopal auf verstärkte ozeanische Produktivität hin. Gleichmäßige pelagische Sedimentation mit hohen Karbonatgehalten und der Dominanz von Smectit in der Tonfraktion weist auf ausgeglichene und humide Klimabedingungen hin.

  2. (2)

    Im Verlauf des Pliozäns deuten der abnehmende Smectitgehalt und das zunehmende Feldspat/ Quarz-Verhältnis die wachsende Bedeutung physikalischer Verwitterung aufgrund ariderer Klimabedingungen an. Vor 2.5 Ma ist eine drastische Änderung der Ablagerungsbedingungen durch einen starken Anstieg des Terrigeneintrags zu verzeichnen. Dieser Umschwung steht wahrscheinlich in Zusammenhang mit dem Einsetzen vollglazialer Klimabedingungen auf der Nordhemisphäre.

  3. (3)

    Im Unter- bis Mittelpleistozän (1.45 bis 0.73 Ma) ist mit einer Schichtlücke eine Änderung/Intensivierung der Zwischenwasserzirkulation dokumentiert.

  4. (4)

    Das mittlere und obere Pleistozän ist durch zyklische Schwankungen in der Sedimentzusammensetzung charakterisiert, die mit Glazial-/Interglazialschwankungen korrelieren. Unter ariden Klimabedingungen und bei vorwiegend physikalischer Verwitterung ist das Feldspat/Quarz-Verhältnis relativ hoch und die Tonfraktion wird von Chlorit und Illit dominiert. Während der Glazialzeiten wird aufgrund des niedrigen Meeresspiegelstandes und der verstärkten ozeanischen und atmosphärischen Zirkulation vermehrt Terrigenmaterial zugeführt und abgelagert; die ozeanische Produktivität war ebenfalls erhöht. In den Interglazialzeiten ist die Sedimentzusammensetzung durch hohe Karbonatgehalte charakterisiert, was auf eine geringe Zufuhr von Terrigenmaterial zurückzuführen ist. Die Paläoproduktivität war niedriger als im Glazial.

  5. (5)

    Hinweise auf vulkanische Aktivität auf Neuseeland (oder auch in Australien) während der letzten 4.25 Ma geben die erhöhten Amphibolgehalte der Sedimente.

Abstract

Detailed sedimentological investigations were performed on sediments from DSDP-Site 594 (Chatham Rise, east of New Zealand) in order to reconstruct the evolution of paleoclimate and paleoceanographic conditions in the Southwest Pacific during the last 6 million years. The results can be summarized as follows:

  1. (1)

    High accumulation rates of biogenic opal and carbonate and the dominance of smectites in the clay fraction suggest increased oceanic productivity and an equable dominantly humid climate during the late Miocene.

  2. (2)

    During Pliocene times, decreasing contents of smectites and increasing feldspar/quartz ratios point to an aridification in the source area of the terrigenous sediments, culmunating near 2.5 Ma. At that time, accumulation rates of terrigenous components distinctly increased probably caused by increased sediment supply due to intensified atmospheric and oceanic circulation, lowered sea level, and decreased vegetation cover.

  3. (3)

    A hiatus (1.45 to 0.73 Ma) suggests intensified intermediate-water circulation.

  4. (4)

    Major glacial/interglacial cycles characterize the upper 0.73 Ma. During glacial times, oceanic productivity and terrigenous sediment supply was distinctly increased because of intensified atmospheric and oceanic circulations and lowered sea level, whereas during interglacials productivity and terrigenous sediment supply were reduced.

  5. (5)

    An increased content of amphibols in the sediments of Site 594 indicates increased volcanic activities during the last 4.25 Ma.

Résumé

Des sédiments recueillis au SITE DSDP 594 (Chatham Rise, à l'est de la Nouvelle Zélande) ont fait l'objet d'une étude minéralogique et sédimentologique de détail en vue de reconstituer l'évolution paléoclimatique et paléo-océanique du Pacifique Sud au cours des derniers 6 Ma. Voici les résultats de cette étude:

  1. 1.

    Pendant le Miocène supérieur, une teneur élevée en opale biogénique et en carbonate, ainsi que la prédominance de smectites dans la fraction argileuse indiquent une productivité océanique accrue et un climat humide uniforme.

  2. 2.

    Au cours du Pliocène, la teneur en smectite diminue et le rapport feldspath/quartz augmente, ce qui indique une aridification du climat dans les régions-sources des sédiments terrigènes, avec un maximum aux environs de 2,5 Ma. Ce moment correspond à un accroissement marqué du taux d'accumulation des terrigènes. Ce phénomène est dû probablement à un apport sédimentaire accru, en raison d'une circulation atmosphérique et océanique plus active, à un niveau de la mer plus bas et à une réduction du couvert végétal. Ces changements sont sans doute en relation avec l'établissement de conditions climatiques glaciaires dans l'hémisphère nord.

  3. 3.

    Une lacune, entre 1,45 et 0,73 Ma, suggère une circulation intensifiée des eaux intermédiaires.

  4. 4.

    Les derniers 0,73 Ma (Pléistocène moyen et supérieur) sont caractérisés par une série de cycles glaciaires/interglaciaires. Les périodes glaciaires, avec une importante circulation atmosphérique et océanique et avec un niveau des mers abaissé, sont caractérisées par une productivité océanique et un apport terrigène accrus. L'inverse se produit pendant les interglaciaires.

  5. 5.

    Au cours des derniers 4,25 Ma, la teneur élevée des sédiments en amphibole indique une montée de l'activité volcanique en Nouvelle Zélande et peutêtre aussi en Australie.

Краткое содержание

Провели седиментно-м инералогические исследования на осад очных породах из DSDP 594. Целью этих исследова ний было восстановле ние условий отложения в з ависимости от палеок лимата и палеоокеанических взаимоотношений. Упор сделали здесь на механизм приноса биогенных и т ерригенных компонен тов. Результаты можно пре дставить таким образ ом:

  1. 1/

    Высокое содержание б иогенного опала в верхнем миоцене указ ывает на усиленную продуктивность океана. Разномерное п елагическое осадконакопление с б ольшим содержанием карбонатов и господс тво смектитов в глини стой фракции говорят о сба лансированных и гумидных климатичес ких условиях.

  2. 2/

    Понижающееся в плиоц ене содержание смектитов, как и увели чение значений соотн ошения полевой шпат/кварц по дчеркивают усиление процессов физическо го выветривания в результате более ари дных климатических у словий. Отмечается, что 2,5 Ма то му назад имело место резкое повышен ие количества принес енного материкового матери ала. Это изменение связано, вероятно, с на чалом полного оледен ия на северном полушари и.

  3. 3/

    Пробел в слоях нижнег о до среднего плейстоцена (1,45 до 0,73 Ма) от мечает изменение интенсивности цирку ляции воды.

  4. 4/

    В период среднего и ве рхнего плейстоцена отмечаются цикличес кие колебания в соста ве седиментов, которые м ожно связать с ледник овыми и межледниковыми пер иодами. При условиях аридного кл имата и преобладания процессов физическо го выветривания знач ение соотношения полевой шпат/кварц сравнител ьно высоко, а в глинистой ф ракции доминируют хлорит и иллит. Во врем я ледникового периода имеет место п овышенный принос мат ериала материков в результа те невысокого уровня моря и усиленн ой циркуляции, как вод ы, так и воздуха; также во зрастает и продуктив ность океана в этот период. В межледниковые периоды в результате незначительного приноса терригенног о материала состав се диментов характеризуется выс оким содержанием карбонатов. Палеопро дуктивность океана здесь ниже, чем в ледни ком периоде.

  5. 5/

    Повышенное содержан ие амфибола в седимен тах говорит о вулканичес кой активности в последние 4,25 Ма на Нов ой Зеландии, а, возможн о, и в Австралии.

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  1. Michaela Dersch & Ruediger Stein

    Present address: Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Columbusstraße, 2850, Bremerhaven, FRG

Authors and Affiliations

  1. Institut für Geowissenschaften und Lithosphärenforschung, Universität Gießen, Senckenbergstr. 3, D-6300, Gießen

    Michaela Dersch & Ruediger Stein

Authors
  1. Michaela Dersch
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  2. Ruediger Stein
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Dersch, M., Stein, R. Paläoklima und paläoozeanische Verhältnisse im SW-Pazifik während der letzten 6 Millionen Jahre (DSDP - Site 594, Chatham Rücken, östlich Neuseeland). Geol Rundsch 80, 535–556 (1991). https://doi.org/10.1007/BF01803685

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